一种掌纹掌脉双源模糊保险箱的密钥提取方法技术

本发明专利技术公开了一种掌纹掌脉双源FV(模糊保险箱)的密钥提取方法，其方法为：将设定密钥及其循环冗余码分段后转化为整数，构造n阶多项式系数。注册时，将掌纹和掌脉的2DPHC(2DPalmHash Code)行向量转化为整数作为横坐标，并映射到多项式上计算纵坐标，由横纵坐标构成真实点，再分别加入随机生成的杂凑点，构造两个独立的FV。认证时，将掌纹和掌脉2DPHC的行向量分别在两个对应的FV中检索候选点。若候选点包含超过n+1个真实点，则可通过这些真实点正确重构原始多项式，提取密钥。本方法双源模式明显提高了认证精度，足以抵御蛮力攻击、多数据库攻击、异质分析攻击，还有效保护了原始特征的隐私性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术将基于2DPalmHash Code (2DPHC)的模糊保险箱(Fuzzy Vault, FV)从掌纹扩展至掌脉，借助掌纹和掌脉双模态特征构造双源FV提取密钥，可替代传统密钥实现身份认证。
技术介绍
生物特征比对通常具有模糊性，当注册和认证模板的差异度小于一定阈值，即认为样本是来自相同个体的合法用户。而传统信息安全的认证密钥要求绝对精确匹配。可考虑借助生物特征提取完全稳定不变的可靠数据作为密钥，代替传统低熵密钥，增强现有密码认证的安全性，并可以扩展生物特征的应用范围，实现传统密码认证到生物特征密码认证的平滑升级和过渡。FV是一种经典的借助生物特征提取密钥方案，然而若直接使用原始生物特征，将存在诸多安全和隐私问题:指纹细节点有限，由其构造的指纹FV难以抵御蛮力攻击。多数据库攻击通过从多数据库中检索多个FV之间的相似点发现真实点。若密钥泄露，可直接通过判断FV中点的横纵坐标是否满足多项式筛选出真实点。异质分析攻击借助真实点和杂凑点在相关性上的差异搜索真实点。真实点的泄露严重破坏了原始特征的隐私性，并且严重威胁FV的安全。本方案中掌纹和掌脉的行向量个数足以抵御蛮力攻击；不同数据库可以采用不同外部因子生成的低相关性2DPHC，抵御了多数据库攻击；若密钥泄露，由于2DPHC的不可逆性，保证了原始掌纹和掌脉特征隐私性；由于2DPHC内部元素低相关性，抵御了异质分析攻击。因为构造了掌纹和掌脉的双源FV，因此密钥提取的精度明显优于掌纹或掌脉的单源FV0
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供，该方法设计基于受保护掌纹和掌脉模板2DPHC的FV构造方案；设计基于掌纹和掌脉双模态特征的双源FV构造方案；设计提取针对掌纹和掌脉双源FV的候选点检索方案；从而提供完整的掌纹掌脉双源FV的密钥提取技术。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案:，其特征在于方法步骤如下: (1)将基于2DPHC的FV从掌纹扩展至掌脉；掌纹或掌脉特征和外部因子通过2DHash变换生成2DPHC，再由2DPHC作为受保护的掌纹或掌脉模板构造FV，构成混合方案； (2)单源注册时，锁定掌纹或掌脉FV;将设定的密钥及其循环冗余码分段后转化为实数，构造λ阶多项式系数；由于2DPHC具有水平错位容忍性，将掌纹或掌脉的2DPHC的二值行向量转化为整数作为横坐标，并映射到多项式上计算纵坐标；由横纵坐标构成真实点坐标，再随机生成两个长度为32的比特串并转化为整数对，作为杂凑点的横纵坐标；要求杂凑点横坐标与全部真实点不同，并且坐标不在多项式上； (3)单源认证时，解锁掌纹或掌脉FV;将掌纹或掌脉2DPHC的行向量在FV中检索，FV中每个点横坐标转化为二值向量后与认证2DPHC行向量计算海明距离，距离最小的点作为候选点；若检索到的候选点包含了超过个真实点，就可以正确重构原始多项式；由全部候选点构成候选点集，并选择其子集通过拉格朗日插值公式重构多项式；判断重构多项式系数转化为二值码后是否满足循环冗余校验，若满足则可由多项式系数恢复出注册时设定的密钥； (4)双源注册时，在上述单模态FV基础上，由掌纹和掌脉的2DPHC分别构造两个独立存储的FV，组成双源FV ;注册时，锁定掌纹掌脉双源FV ; (5)双源认证时，解锁双源FV;将掌纹和掌脉2DPHC的行向量分别在各自对应的FV中独立检索；FV中每个点横坐标整数转化为二值向量后与认证2DPHC行向量计算海明距离，距离最小的点作为候选点；将从掌纹和掌脉FV中检索到的候选点取并集，若此并集中包含了超过个真实点，就可以正确重构原始多项式，准确提取密钥。本专利技术所述双源注册时，双源FV由掌纹和掌脉构造的两个分开存储的FV组成。本专利技术所述双源认证时，掌纹和掌脉的2DPHC的行向量分别在对应的掌纹和掌脉的FV中独立检索候选点。本专利技术所述由从两个FV中检索到的全部候选点(即两个候选点集的并集)用于多项式重构。由于双源FV由掌纹和掌脉两种模态构造，因此双源FV密钥提取的精度明显优于掌纹或掌脉的单源FV。本专利技术所述掌纹和掌脉的2DPHC行向量个数均为32，每个行向量是长度为32的比特串，因此足以抵御蛮力攻击；不同数据库采用不同外部因子生成低相关性的2DPHC，抵御了多数据库攻击；若密钥泄露，2DPHC的不可逆性保护了原始掌纹和掌脉特征的隐私性；2DPHC内部元素低相关性还有力抵御了异质分析攻击。本专利技术由于采取以上技术方案，具有以下优点: (I)因为构造了掌纹和掌脉双源FV，因此密钥提取的精度明显优于掌纹或掌脉的单源FV0(2)由于掌纹和掌脉的2DPHC的行向量个数均为32，因此真实点个数足够多，加入大量杂凑点后足以抵御蛮力攻击。(3)可以采用不同外部因子生成多个低相关性的2DPHC构造不同数据库中的FV，因此攻击者难以从不同的FV中通过搜索相似点来获取真实点，抵御了多数据库攻击。(4)若密钥泄露，攻击者在FV中寻找满足多项式的点可获取真实点；但由于真实点的无序性，难以获取2DPHC模板；此外，由于2DPHC的不可逆性，难以获取原始掌纹和掌脉特征，有力保证了生物特征的隐私性。(5)由于2DPHC内部元素的低相关性，真实点和杂凑点的统计属性类似，异质分析攻击难以通过统计属性差别来分辨真实点和杂凑点，保证了隐藏在杂凑点中真实点的安全性。【附图说明】图1本专利技术的混合FV方案框图。图2本专利技术的由2DPHC构造单源FV的锁定过程框图。图3本专利技术的由2DPHC构造单源FV的解锁过程框图。图4本专利技术的双源FV解锁过程框图。【具体实施方式】本专利技术采用如下方案，，其特征在于方法步骤如下: (I)将基于2DPHC的FV从掌纹扩展至掌脉。掌纹或掌脉特征和外部因子通过2DHash变换生成 2DPHC (参考:Lu Leng, Andrew Teoh, Ming Li, Muhammad Khurram Khan.Analysis of correlat1n of 2DPalmHash Code and orientat1n range suitable fortransposit1n.Neurocomputing, 2014，131: 377-387)，再由 2DPHC作为受保护的掌纹或掌脉模板构造FV，构成混合方案。(2)单源注册时，锁定掌纹或掌脉FV。将设定的密钥及其循环冗余码分段后转化为实数，构造λ阶多项式系数。FV中点集是无序的，而2DPHC为有序矩阵。由于2DPHC模板之间存在错位，匹配时需要经过多次平移配准，因此难以直接将2DPHC任意分解来构造真实点。由于2DPHC具有水平错位容忍性(参考:Lu Leng, Ming Li, Andrew Teoh.Matching reduct1n of 2DPalmHash Code.1nternat1nal Symposium on B1metrics当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种掌纹掌脉双源模糊保险箱的密钥提取方法，其特征在于方法步骤如下：(1) 将基于2DPHC的FV从掌纹扩展至掌脉；掌纹或掌脉特征和外部因子通过2DHash变换生成2DPHC，再由2DPHC作为受保护的掌纹或掌脉模板构造FV，构成混合方案；(2) 单源注册时，锁定掌纹或掌脉FV；将设定的密钥及其循环冗余码分段后转化为实数，构造n阶多项式系数；由于2DPHC具有水平错位容忍性，将掌纹或掌脉的2DPHC的二值行向量转化为整数作为横坐标，并映射到多项式上计算纵坐标；由横纵坐标构成真实点坐标，再随机生成两个长度为32的比特串并转化为整数对，作为杂凑点的横纵坐标；要求杂凑点横坐标与全部真实点不同，并且坐标不在多项式上；(3) 单源认证时，解锁掌纹或掌脉FV；将掌纹或掌脉2DPHC的行向量在FV中检索，FV中每个点横坐标转化为二值向量后与认证2DPHC行向量计算海明距离，距离最小的点作为候选点；若检索到的候选点包含了超过n+1个真实点，就可以正确重构原始多项式；由全部候选点构成候选点集，并选择其子集通过拉格朗日插值公式重构多项式；判断重构多项式系数转化为二值码后是否满足循环冗余校验，若满足则可由多项式系数恢复出注册时设定的密钥；(4) 双源注册时，在上述单模态FV基础上，由掌纹和掌脉的2DPHC分别构造两个FV，组成双源FV；注册时，分别锁定双源FV中的两个FV；(5) 双源认证时，解锁双源FV；将掌纹和掌脉2DPHC的行向量分别在各自对应的FV中检索；FV中每个点横坐标整数转化为二值向量后与认证2DPHC行向量计算海明距离，距离最小的点作为候选点；将从掌纹和掌脉FV中检索到的候选点取并集，若此并集中包含了超过n+1个真实点，就可以正确重构原始多项式，准确提取密钥。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冷璐，黎明，张明仁，金千植，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：江西;36